Teknologi til fremstilling af aluminiummatrixkompositter af nye råvarer

Materialeforskere fra NUST MISIS har præsenteret en ny teknologi til fremstilling af aluminiummatrixkompositterne fra nye råmaterialer-lovende kompositpulvere til 3D-print af lys, holdbare sager til fly- og bilteknik. Den nye metode øger ensartetheden af ​​egenskaber og hårdhed af de opnåede 3D-trykte kompositter med 40% i sammenligning med analoger. Resultaterne er blevet offentliggjort i Journal of Alloys and Compounds .

Aluminiummatrixkompositter er en gruppe avancerede materialer med en række unikke fordele:De er lette, har høj styrke, lav termisk ekspansionskoefficient og fremragende slidstyrke. Disse materialer kan bruges i bilindustrien, luftfarts- og forsvarsindustrien.

Materialet har sådanne egenskaber på grund af dets kemiske sammensætning og en særlig produktionsmetode-3-D-udskrivning ved hjælp af selektiv lasersmeltningsteknologi (SLM). Som resultat, kompositten består af sfæriske aluminiumpartikler hærdet med keramiske tilsætningsstoffer eller belagt med et lag aluminiumoxid.

Alumina er et af de mest optimale forstærknings- (hærdende) tilsætningsstoffer til forbedring af de mekaniske egenskaber ved aluminiumkompositter. I særdeleshed, undersøgelsens forfattere viste eksperimentelt en stigning i styrken af ​​det trykte kompositmateriale med aluminiumoxid med 40% sammenlignet med aluminium uden tilsætningsstoffer. Dermed, aluminiumoxid giver en højere varmebestandighed af kompositpulveret ved forhøjede temperaturer. Det øger også pulversammens stabilitet sammenlignet med de mest almindelige keramiske tilsætningsstoffer, hvilket gør materialet særligt nyttigt til flykonstruktion.

Forskere fra NUST MISIS har udviklet en ny metode til hydrotermisk oxidation af aluminium for at skabe en forstærkning (hærdning) oxidfilm med en vis tykkelse på overfladen af ​​aluminiumpartikler. Med andre ord, på overfladen af ​​hver sfærisk partikel af rent aluminium, der dannes en "pakke" - et lag aluminiumoxid af en vis tykkelse. Den opnåede aluminiumskomposit i dens egenskaber er egnet til brug i avanceret additiv fremstilling (SLM -teknologi).

"Teknologien er baseret på den såkaldte in-situ-metode, hvilket betyder oprettelsen af ​​en sammensat struktur inden for hver partikel, sagde Alexander Gromov, projektleder, professor ved NUST MISIS. Det oprindelige aluminiumspulver (med 99,85% renhed) har været udsat for delvis hydrotermisk oxidation i en autoklav i 30 minutter. Som resultat, et oxidlag med 10 og 20% ​​Al ₂ O ₃ indhold er blevet dannet på overfladen af ​​aluminiumspulverpartikler. I den sidste fase, pulveret er blevet opvarmet i tilstande fra 150 til 600 grader Celsius. "

Den største fordel ved metoden er den høje aktivitet af de opnåede pulverpartikler og ensartetheden af ​​deres egenskaber i hele massen, som ikke kan opnås ved hjælp af alternative metoder til fremstilling af aluminiummatrixkompositter, især - indføring af keramiske fyldstoffer i smeltet aluminium.

I øjeblikket, holdet er begyndt at teste de opnåede kompositter under betingelserne for additiv fremstilling.